نوشته های مشابه
بتن هوشمند
بتن هوشمند به بتنی گفته میشود که به آن الیاف پلیمری و نانو ذرات سیلیس اضافه میشود.
افزودن این مواد به بتن معمولی باعث افزایش مقاومت خمشی, سایشی, کششی و خود ترمیمی بتن شده و آن را به متریالی خود ترمیم و شکل پذیر تبدیل میکند.
افزودن نانو ذرات سیلیس به ساختار بتن معمولی باعث ایجاد واکنش پوزولانی در کریستال های هیدروکسید کلسیم شده و ژل یکدست و نامحلول هیدروکسید کلسیم سیلیکات ایجاد میشود.
نانو سیلیس با سیمان هیدراته چسبندگی بسیار قوی ایجاد میکند و مانع از رشد بیشتر بلورهای هیدروکسید کلسیم میشود.
این ماده ترک های ریز را پر میکند و باعث متراکم شدن ساختار سیمان میشود.
بتن هوشمند دوام و طول عمر سازه های بتنی را بالا برده و باعث کاهش نفوذ پذیری بتن میشود
همچنین نوعی سنگ مصنوعی ساخته شده از سیمان, آب و سنگدانه است که امروزه در صنعت ساخت و ساز کاربرد فراوانی دارد.
این متریال جزء پر کاربردترین مصالح در دنیا میباشد بتن معمولی شکننده و ترد است و در صورت وارد آمدن فشار و نیروی زلزله ترک خورده و باعث فرو ریختن سازه میشود.
امروزه با پیشرفت تکنولوژی نوعی بتن به نام بتن هوشمند ساخته شده است که دارای قابلیت ها و ویژگی های منحصر به فردی بوده و مقاومت بسیار بالایی در برابر بتن معمولی دارد.
استفاده از بتن های هوشمند روز به روز در حال گسترش است و به دلیل دوام و خواص مکانیکی مورد نیاز در شرایط ویژه, افق گسترده ای را در برابر مهندسین و معماران ساختمانی گشوده است.
تاریخچه
از گذشته تا امروز از مصالح متعددی در صنعت ساخت و ساز استفاده می شود که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند.
مصالح ساختمانی که در گذشته به روش سنتی تولید می شدند از قابلیت ها و مزایای متریال های امروزی برخوردار نبودند زیرا تکنولوژی با گذشت زمان به بالاترین سطح خود رسیده و محصولاتی که اخیراً مورد استفاده قرار می گیرند از نظر کارایی و طول عمر فوق العاده هستند.
مواد و متریال هایی که در پروژه های ساختمانی به کار می روند باید با کیفیت و مقاوم باشند تا در برابر عوامل محیطی واکنش نشان نداده و سال ها بدون آسیب باقی بمانند. خوشبختانه با پیشرفت علم و نوآوری هایی که صورت گرفته، با خیالی آسوده می توان از مواد با کیفیت در ساختمان سازی، راه سازی، پل سازی و … استفاده کرد.
مصالح هوشمند
مصالحی هستند که میتوانند با تغییرات محیطی انطباق پیدا کنند. این مصالح در برابر تاثیرات فیزیکی و شیمیایی محیط انعطاف پذیر هستند و ویژگی های خود را به صورت برگشت ناپذیر تغییر میدهند.
آن ها قابلیت درک رویدادها و تغییرات محیطی را دارند و نسبت به آن واکنش نشان میدهند. این مصالح در مقابل اشعه UV, میدان مغناطیسی, فشار, دما, محیط شیمیایی و… عکس العمل نشان میدهند و خواص خود را با توجه به آن محرک تغییر داده و با آن محیط تطبیق پیدا میکنند.
یکی از متریال های هوشمند که جایگاه بسیار ویژه و حیاتی در امور ساختمانی به خود اختصاص داده، بتن می باشد.
این ماده نقش بسیار مهمی در تعیین مقاومت و استحکام سازه ایفا می کند و اگر از کیفیت بالا برخوردار باشد سال ها بدون آسیب باقی خواهد ماند.
بتن هوشمند جدیدترین بتنی است که از مزایای منحصر بفرد برخوردار بوده و مقاومت و طول عمر سازه را تضمین می کند.
انواع بتن هوشمند
بتن هوشمند گرمازا
یکی دیگر از انواع بتن‌های هوشمند نوع گرمازا است که در واقع اشاره به بتنی دارد که از روش گرمایش مقاومتی الکتریکی و اثر ژول بهره می‌برد.
به همین دلیل است که برخی آن‌ها را بتن‌های الکتروترمال هم می‌نامند.
این نوع بتن طبق آخرین تکنولوژی روز دنیا طراحی و ساخته شده است.
این نوع بتن مجهز به سنسورهای حساس به دماست و نوعی مانیتورینگ برای کنترل درجه حرارت و تغییرات دمایی در شرایط مختلف می باشد .
از بتن گرما زا برای باز کردن مسیر جاده ها, باندهای فرودگاه و پل هایی که در اثر بارش برف مسدود شده اند استفاده میشود.
این نوع بتن هزینه های برف روبی و نگهداری راه, ترافیک در فصل سرما و تصادفات و خسارت های مالی را کاهش داده و باعث افزایش ایمنی جاده ها میشود. در صورت استفاده از این بتن نیازی به نمک پاشی جاده ها و راه ها نیست.
بتن هوشمند ضد انفجار
مقاومت و فشردگی بتن هوشمند ضد انفجاری با توجه به شدت ضربه وارد آمده به آن افزایش می یابد. بتن ضد انفجاری در مکان هایی مانند پتروشیمی, پالایشگاه, نیروگاه و سدهایی که محافظت از سازه امری حیاتی ست مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع بتن در هنگام وارد آمدن ضربه رفلکس دینامیکی از خود نشان میدهد و در شرایط وجود ضربه مقاومت کششی آن ۳ برابر مقاومت فشاری افزایش یافته و رواداری آن در شرایط بمب های آتش زا فوق العاده است.
بتن هوشمند خودترمیم شونده
هر گونه ترک خوردگی در سطح بتن منجر به نفوذ مواد شیمیایی خورنده در سازه هایی می شود که در محیط های شیمیایی قرار دارند. این ترک ها به مرور زمان استحکام سازه را کاهش می دهند و منجر به تخریب آن می شوند. از این رو به منظور کنترل و ترمیم انواع ترک خوردگی، به بتن مواد نانو اضافه می کنند تا خاصیت ترمیم شوندگی آن تقویت گردد بتن خود ترمیم بهترین بتن برای ساخت سازه در محیط های خورنده و شیمیایی است.
بتن خود ترمیم شونده در واقع از توانایی تعمیر و رفع ترک‌هایی که عمدتاً به وسیله مقاومت کششی پایین در بتن ایجاد شده برخوردار است.
استحکام و پایداری بتن توسط این ترک‌ها که مجرای بسیار مناسبی برای عبور سیالات و گازها است تهدید میشود.
علاوه بر ساختار خود بتن، در صورتی که ترک‌ها برطرف نشوند و پیشرفت آن‌ها ادامه یابد به احتمال زیاد آرماتوربندی بتن نیز آسیب های جدی خواهد دید؛ بنابراین کنترل پهنا و عمق این ترک‌ها در اسرع زمان ممکن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
خود ترمیم‌شدگی در بتن‌ها یک پدیده شناخته شده است و به صورت‌های بسیار مختلفی در بتن تهبیه شده است که یکی از رایج‌ترین آن‌ها خود ترمیم‌شدگی خودزا است
بر اساس آن خود ترمیم‌شدگی در بتن‌ها به دلیل هیدراسیون مواد کلینکر یا کربنات سازی کلسیم هیدروکسید صورت میگیرد. با این وجود خاصیت ترمیم‌شدگی در بتن‌های هوشمند به ترک‌های کوچک محدود است و تنها در صورت وجود آب از کارایی لازم برخوردار خواهد بود.
بتن هوشمند خود تمیز شونده
این نانو بتن به دلیل عملکرد فوتوکاتالیستی منجر به از بین رفتن آلودگی ها و یا کاهش آن ها می شود. این بتن بهترین گزینه برای ساخت سازه های نمایان، مبلمان شهری و کفپوش پیاده روها که در معرض گرد و غبار و آلودگی هوا قرار دارند می باشد.
هنگامی که به بتن، نانو ذرات دى اکسید تیتانیوم افزوده شود، نه تنها مقاومت خمشی و فشاری آن افزایش پیدا می کند بلکه سرعت هیدراتاسیون آن بالا رفته و بتن خاصیت خود تمیزشوندگی پیدا می کند
وقتی فتوکاتالیست‌ها درون یا روی ساختار بتن استفاده می‌شوند، مواد آلی نظیر لکه‌های کثیف شامل دوده، روغن، ارگانیسم‌های زیستی شامل کپک، جلبک، آلاینده‌های موجود در هوا و حتی مواد شیمیایی که باعث بو می‌شوند را تجزیه میکنند.
ترکیبات تولید شده در اثر تجزیه این آلودگی‌ها عمدتا برای محیط زیست مفید هستند و یا در بدترین حالت تاثیر منفی کمی بر محیط زیست می‌گذارند.
بتن خود تنظیم شونده
بتن خود تنظیم شونده یکی دیگر از انواع بتن هوشمند است. ویژگی خود تنظیم شدگی در این بتن‌ها به معنای توانایی بتن در واکنش مناسب به تغییرات بارگذاری یا محیطی است. بتن‌های خود تنظیم نیز شامل انواع مختلفی میشود که از مهمترین آن‌ها می‌توان به بتن‌های خود تنظیم حرارتی، بتن‌های خود تنظیم رطوبتی و بتن‌های خود میرایی اشاره کرد.
بتن‌های خود تنظیم آسیب‌های وارد شده از حوادث مختلف را کاهش میدهند، آسایش و راحتی افرادی که از سازه‌های ساخته شده با این نوع از بتن‌ها استفاده میکنند را افزایش و پایایی و عملکرد سازه را ارتقا میدهد. کاربردهای بسیار گسترده‌ای برای این نوع از بتن‌های هوشمند در سازه‌های مهندسی عمران به ویژه برای ساختمان‌های بلند، پل‌های بزرگ، خطوط راه آهن پرسرعت و نیروگاه‌های اتمی در نظر گرفته شده است.
بتن هوشمند خود تراکم
بتن خودتراکم، بتن تازه‌ای است که از سه ویژگی، توانایی جریان یافتن تحت وزن خود، پر کردن فضای موردنیاز یا قالب به طور کامل و ایجاد یک مخلوط چگال و به اندازه کافی همگن را بدون نیاز به عملیات تراکم همزمان برخوردار است.
از مزایای بتن خود تراکم می‌توان به افزایش سرعت اجرای بتن ریزی و در نتیجه کاهش زمان ساخت سازه و صرفه جویی اقتصادی به ویژه در المان‌های افقی مانند دال‌ها، فراهم کردن امکان بتن‌ریزی در شب در مناطق شهری، امکان ساخت سازه‌های بتنی ویژه، مانند بتن‌ریزی در زیر آب اشاره کرد.
بتن خود حسگر
بتن خود حسگر که خود احساس نیز خوانده میشود یکی دیگر از انواع پرکاربرد بتن هوشمند است. بتن خود حسگر می‌تواند بدون نیاز به جاگذاری یا اتصال حسگر یا کنترل از راه دور، خود را پایش کند. در مقایسه با مواد سازهای معمولی که نیاز به حسگرهای اضافی برای پایش یا ردیابی هست، بتن خود حسگر به دلایل همچون حساسیت بالا، خاصیت خوب مکانیکی، سازگاری طبیعی، نصب و نگهداری آسان بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
بتن خود حسگر می‌تواند برای بررسی سلامتی سازهای، ردیابی ترافیک و امنیت مرزی و نظامی به کار رود. مواد به کار رفته در ساخت بتن خود حسگر به سه دسته ماتریکس یا زمینه، فیلر یا پرکننده و مواد کمک کننده به پراکنش ( برای نشان دادن میزان و درجه پراکندگی ) فیلر تقسیم می‌شوند.
از مهمترین مصالح هوشمند موجود در صنعت ساختمان می‌توان به بتن و شیشه هوشمند مورد کاربرد در ساختمان‌ها اشاره کرد.
